2022高考物理一轮复习课时练42机械波含解析

高考 - 1 - / 15 课时规 X 练 42 机械波 基础对点练 1.(多选)(波的衍射)(2020 某某某某三模)如图所示,波源 O 传出一列水波,相邻实线间的距离等 于一个波长,下列说法正确的是() A.波通过孔 A,发生明显的衍射现象 B.波通过孔 B,不发生衍射现象 C.波遇到障碍物 C,发生明显的衍射现象 D.波遇到障碍物 D,发生明显的衍射现象 2.(机械波的传播特点)(2020 某某某某模拟)关于机械波的特性,下列说法正确的是() A.只有波长比障碍物的尺寸小或相差不多的时候才会发生明显的衍射现象 B.火车鸣笛向我们驶来,听到的笛声频率将比声源发出的频率低 C.向人体内发射频率已知的超声波被血管中的血液反射后又被仪器接收,测出反射波的频率变 化就能知道血液的速度,这种方法应用的是多普勒效应 D.只要是性质相同的波,都可以发生干涉 高考 - 2 - / 15 3.(波长、频率和波速的关系)(2020 某某某某二模)如图所示,两种不同材料的弹性细绳在 O 处 连接,t=0 时刻开始从平衡位置向上抖动 O,形成以 O 点为波源向左和向右传播的简谐横波①和 ②,5 s 时 O 点第二次到达波峰,此时绳上距离 O 点 5 m 处的质点 A 第一次到达波峰,已知波② 的传播速度为 1.5 m/s,OB 间距离为 9 m,下列说法正确的是() A.B 点的振动周期为 5 s B.波①的传播速度为 1 m/s C.波②的波长为 9 m D.B 点起振时,A 点处于平衡位置 4.(多选)(波的干涉)(2020 某某聊城二模)A、B 两个振源在一个周期内的振动情况分别如图甲、 图乙所示。若它们相距 10 m,从 t=0 时刻开始振动,它们产生的简谐横波在同一均匀介质中传 播,经过 0.5 s 两列波相遇。下列说法正确的是() A.在两振源连线上,两波相遇的位置距离振源 A 为 6 m B.A、B 两列波的波长之比为 2∶3 C.两振源连线的中点的位移始终为 0 D.这两列波不能产生干涉现象 高考 - 3 - / 15 5.(多选)(波的传播特点)(2020 某某卷)如图所示,x 轴上-2 m、12 m 处有两个振动周期均为 4 s、振幅均为 1 cm 的相同的波源 S1,S2,t=0 时刻同时开始竖直向下振动,产生波长均为 4 m 沿 x 轴传播的简谐横波。P、M、Q 分别是 x 轴上 2 m、5 m 和 8.5 m 的三个点,下列说法正确的 是() A.6.0 s 时 P、M、Q 三点均已振动 B.8.0 s 后 M 点的位移始终是 2 cm C.10.0 s 后 P 点的位移始终是 0 D.10.5 s 时 Q 点的振动方向竖直向下 6.(多选)(波的传播特点)(2020某某枣庄二调)两列分别沿x轴正、负方向传播的简谐横波在t=0 时刻的波形如图所示,其中 a 波振幅为 2 cm,沿 x 轴正方向传播;b 波振幅为 4 cm,沿 x 轴负方 向传播。两列波的传播速度大小均为 v=2 m/s。则下列说法正确的是() A.两列波的质点的起振方向均沿 y 轴负方向 B.横波 a 的周期为 2 s C.t=1.5 s 时,质点 Q 离开平衡位置的位移为 2 cm D.两列波从相遇到分离所用的时间为 2 s 高考 - 4 - / 15 7.(波长、频率和波速的关系)(2020 某某某某一模)一列振幅 A=20 cm 的简谐横波沿 x 轴正方 向传播,t=0 时刻恰好传播到平衡位置为 x=6.0 cm 的质点,波形如图所示。t=2.25 s 时,平衡位 置为 x=6.0 cm 的质点离开平衡位置的位移第一次为 y=20 cm。求: (1)该简谐横波的传播速度大小; (2)自 t=0 至 t=3.25 s,平衡位置为 x=8.0 cm 的质点经过的路程。 高考 - 5 - / 15 8.(波的传播特点)(2020 某某聊城模拟)已知一列简谐横波在 t=0 时刻的波形图像如图所示,波 沿 x 轴正方向传播,再经过 0.9 s,B 点第 3 次出现波峰。 (1)求该简谐横波的波速大小及由图示时刻起,Q 点第一次出现波峰所需要的时间; (2)从图示时刻开始计时,试写出坐标为 x=2 m 的质点的位移与时间的关系式。 高考 - 6 - / 15 高考 - 7 - / 15 素养综合练 9.(多选)(2020 某某潍坊五县联考)如图所示,某均匀介质中有两列简谐横波 A 和 B 同时沿 x 轴 正方向传播,在 t=0 时刻两列波的波谷正好在 x=0 处重合,则下列说法正确的是() A.A、B 的周期之比为 5∶3 B.两列波的传播速度相同 C.x=0 处质点的振动始终加强 D.t=0 时刻 x=0 处质点的振动位移为 40 cm 高考 - 8 - / 15 10.(2020 某某某某二模)如图所示,一列简谐横波沿 x 轴正方向传播,图中实线是 t=0 时刻的波 形图,图中虚线为 t=2 s 时刻的波形图。由此可知,这列横波的波速可能为() A. 1 3 m/sB. 5 12 m/s C.1 m/sD. 5 3 m/s 11.(多选)(2020 某某某某模拟)平静的水池表面有两个振源 A、B,固有振动周期均为 T。某时 刻 A 开始向下振动,相隔半个周期 B 开始向下振动,二者振动的振幅相同,某时刻在水面上形成 如图所示的水波图。其中 O 是振源连线的中点,OH 为 AB 的中垂线,交叉点 G、H 的中点为 D,C 点位于波峰和波谷的正中间,实线代表波峰,虚线代表波谷。下列说法正确的是() A.如果在 E 点有一个小的漂浮物,经半个周期将向左漂到 F 点 B.两列波叠加后,O 点的振动始终减弱 C.图中 G、H 两点振幅为零,D 点的振幅也为零 D.当 B 引起的波传到 E 点后,E 点的振动始终处于加强状态 高考 - 9 - / 15 12.(2020 某某四市模拟)一列简谐横波沿直线由 A 向 B 传播,A、B 相距 0.45 m,如图所示为 A 处质点的振动图像。当 A 处质点运动到波峰位置时,B 处质点刚好到达平衡位置且向 y 轴正方 向运动,这列波的波速可能是() A.1.5 m/sB.3.0 m/s C.0.7 m/sD.0.9 m/s 13.(2020 某某某某三模)一列简谐横波沿 x 轴传播,t=0.1 s 时的波形图如图甲所示。图乙为介 质中质点 A 的振动图像。 (1)求波速大小; (2)t=0.1 s 时,波刚好传播到坐标原点,质点 B 平衡位置的坐标 xB=-2.5 m(图中未画出),求质点 B 处于波峰位置的时刻。 高考 - 10 - / 15 14.在一列沿水平直线传播的简谐横波上有相距 4 m 的 A、B 两点,图甲、图乙分别是 A、B 两 质点的振动图像。已知该波波长大于 2 m,求这列波可能的波速。 参考答案 课时规 X 练 42 机械波 高考 - 11 - / 15 1.AD 观察题图,孔 B 和障碍物 C 尺寸明显大于波长,不会发生明显的衍射现象,但仍然有衍射现 象,孔 A 和障碍物 D 尺寸小于或接近波长,会发生明显的衍射现象,故 A、D 正确,B、C 错误。 2.C 只有波长比障碍物的尺寸大或相差不多的时候才会发生明显的衍射现象,A 错误;火车鸣笛 向我们驶来时,间距变小,则我们听到的笛声频率将比声源发声的频率高,B 错误;向人体发射频 率已知的超声波,超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收,测出反射波的频率变化就能知道 血液的速度,这种方法应用的是多普勒效应,所以 C 正确;产生干涉的两个条件是两列波的频率 必须相同,两个波源的相位差必须保持不变,所以 D 错误。 3.DB 点振动周期和波源振动周期一致,根据题意 5s 时 O 点第二次到达波峰可知,波源振动周期 为 5 4 T=5s,解得 T=4s,即 B 点振动周期为 4s,A 错误;5s 时距离 O 点 5m 处的质点 A 第一次到达 波峰,即波从 O 传播到 A 用时 4s,所以 v1= 5 4 =1.25m/s,B 错误;波②的波长为λ2=vT=1.5× 4m=6m,C 错误;波传播到 B 点需要用时 t= 9 1.5 s=6s,此时质点 A 振动了 2s,即半个周期,正好回 到平衡位置,故 B 点起振时,A 点处于平衡位置,D 正确。 4.BD 简谐横波在同一均匀介质中传播时,两波的传播速度大小相等,所以在两振源连线上,两波 相遇的位置在两波源连线的中点,也就是距离振源 A5m 处,故 A 错误;由波速与波长的关系可得 0.2 0.3 2 3 ,故 B 正确;因为这两列波的周期不同,频率不同,所以这两列波不能产生干涉现 象,两振源连线的中点的位移也不可能始终为 0,故 C 错误,D 正确。 5.CD 波速 v= 4 4 m/s=1m/s,在 6s 内传播的距离 x=vt=1×6m=6m,M 点离两个波源的距离 都是 7m,振动传不到 M 点,选项 A 错误;M 点离两个波源的距离都是 7m,是振动加强点,振幅是 2cm,做简谐运动,位移是变化的,选项 B 错误;PS1=4m,PS2=10m,PS2-PS1=6m= 3 2 ,P 点是振动 减弱区,始终静止,选项 C 正确;QS1=10.5m,t1= 1 =10.5s,波源 S1 经过 10.5s 把振动竖直向下 高考 - 12 - / 15 传到 Q 点,QS2=3.5m,t2= 2 =3.5s,波源 S2 经过 3.5s 把振动竖直向下传到 Q 点,然后 Q 点做了 7s 的简谐运动后处于波峰,则 Q 点竖直向下振动,选项 D 正确。 6.BD 根据同一列波各点起振方向均相同,可知 a 波起振方向向上,b 波起振方向向上,故 A 错误; 横波 a 的波长为 4m,则周期 T= =2s,故 B 正确;横波 b 的波长为 4m,则周期也为 2s,t=1.5s 时 经过 3 4 T,则质点 Q 离开平衡位置的位移为-4cm,故 C 错误;两列波从相遇到分离所用的时间为 t1= 2 2 =2s,故 D 正确。 7.答案(1)2 cm/s(2)60 cm 解析(1)由题意可知 3 4 T=2.25s 得该简谐波的周期 T=3s 由题图可知,该简谐波的波长λ=6.0cm,则波速 v= =2cm/s (2)波自 x=6.0cm 传播到 x=8.0cm 所需的时间Δt=Δ =1s 自 t=0 至 t=3.25s,平衡位置为 x=8.0cm 的质点振动的时间间隔 Δt'=(3.25-1)s=2.25s= 3 4 T 经过的路程为 L=3A=60cm 8.答案(1)10 m/s0.4 s (2)y=0.5cos 5πt (m) 解析(1)由传播方向判断,题图所示时刻 B 点的振动方向向上,经过 t3= 9 4 T B 点第三次到达波峰位置,即 高考 - 13 - / 15 9 4 T=0.9s 解得 T=0.4s 从题中波形图上可以看出,波长λ=4m 所以波速 v= 4 0.4 =10m/s 由题图上可以看出波向右传播,t=0 时,离 Q 点最近的波峰在 x=2m 处,该点距 Q 点距离为 s=4m 因此再经过 t1 时间,Q 点第一次出现波峰,t1= =0.4s (2)根据周期求出角速度 ω= 2 π =5πrad/s 结合题图可知坐标为 x=2m 的质点的位移与时间的关系式为 y=0.5cos5πt(m) 9.BD 两列波在同介质中传播,波速相等,由 v= 可知当波速一定时,波长与周期成正比,由题图可 知λA∶λB=3∶5,所以 A、B 的周期之比为 TA∶TB=3∶5,故 A 错误,B 正确;由于两列波的周期不 同,所以两列波的频率不同,不能产生稳定的干涉,则知 x=0 处质点的振动不是始终加强,故 C 错 误;t=0 时刻 x=0 处质点的振动位移为 40cm,故 D 正确。 10.B 波在 2s 内传播的距离为 s=nλ+ 5 12 λ= 2n+ 5 6 m,则波速 v= = n+ 5 12 m/s(n=0,1,2,3…), 当 n=0 时,v= 5 12 m/s,B 正确。 11.BC 波在传播过程中,介质中的质点只在平衡位置附近振动,不会随着波的传播向前移动,A 错 误;O 点是两振源的中点,波的传播路程差等于零,由于相位恰好相反,所以 O 点以及中垂线上所 高考 - 14 - / 15 有质点的振动均为叠加减弱,所以 B、C 正确;由题图可以看出,B 引起的振动传到 E 点时与 A 引 起的振动相位相反,为叠加减弱位置,D 错误。 12.D根据题意,A、B两点间距离与波长的关系式为 n+ 1 4 λ=0.45m,解得λ= 1.8 4+1 m(n=0,1,2…), 再由题图知周期 T=0.4s,得波速为 v= 1.8 (4+1) × 0.4 m/s= 4.5 4+1 m/s(n=0,1,2…),当 n=0 时,v= 4.5 4+1 m/s=4.5m/s,当 n=1 时,v= 4.5 4+1 m/s=0.9m/s,当 n=2 时,v= 4.5 4+1 m/s=0.5m/s, 由于 n 只能取整数,v 不可能等于 1.5m/s、3.0m/s 和 0.7m/s。选项 D 正确,A、B、C 错 误。 13.答案(1)0.5 m/s (2)t=(5.15+0.2n) s (n=0,1,2,3…) 解析(1)由题图甲可知波长λ=0.1m 由题图乙可知周期 T=0.2s 则波速为 v= =0.5m/s (2)由题意知波沿 x 轴负方向传播,波从坐标原点传播到 B 点所需时间 tB= || 质点 B 第一次离开平衡位置是向上运动的,到波峰位置所需时间为 t2= n+ 1 4 T(n=0,1,2,3…) 所以质点 B 处于波峰位置的时刻 t=0.1s+tB+t2 代入数据得 t=(5.15+0.2n)s(n=0,1,2,3…) 14.答案见解析 高考 - 15 - / 15 解析由振动图像得质点振动周期 T=0.4s,若波由 A 向 B 传播,B 点比 A 点晚振动的时间Δ t=nT+ 3 4 T(n=0,1,2,3…), 所以 A、B 间的距离为Δs=vΔt= Δt=nλ+ 3 4 λ(n=0,1,2,3…), 则波长为λ= 4 Δ 4+3 16 4+3 m, 因为λ>2m,所以 n=0 或 1, 当 n=0 时,λ1= 16 3 m, v1= 1 40 3 m/s, 当 n=1 时,λ2= 16 7 m, v2= 2 40 7 m/s。 若波由 B 向 A 传播,A 点比 B 点晚振动的时间Δt=nT+ 1 4 T(n=0,1,2,3…), 所以 A、B 间的距离为 Δs=nλ+ 1 4 λ(n=0,1,2,3…), 则波长为λ= 4 Δ 4+1 16 4+1 m 因为λ>2m,所以 n=0 或 1, 当 n=0 时,λ1=16m,v1=40m/s, 当 n=1 时,λ2= 16 5 m,v2=8m/s。